用于将多于两个不同图像同时再现的自动立体屏幕及方法

用于将多于两个不同图像同时再现的自动立体屏幕及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于将多于两个不同图像同时再现的自动立体屏幕。而且，本发明涉及一种用于将多于两个不同图像同时再现的方法，该方法可以通过该自动立体屏幕来执行。
【背景技术】
[0002]已知类型的屏幕包括具有多个像素的像素矩阵、布置在该像素矩阵前方或者后方的光学元件、以及用于启动该像素矩阵的控制单元，其中像素矩阵的像素布置在多条平行的像素中，该像素条为竖直的或相对于竖直而倾斜的，其中光学元件形成具有一组条状结构的光栅格，所述条状结构平行于该条以等距的方式彼此相邻而延伸，每一情况下所述光栅格为通过像素发出或者发射的光设定预定的传播方向。由此，控制单元配置为根据多个立体半图像的图像信息启动像素矩阵，以便在每种情况下这些半图像中的每一个半图像在相应数目的像素子集中的一个像素子集上再现，其中这些子集中的每一个子集由一组像素带形成，每一像素带由一个或多个上述条形成，其中不同子集的带在水平方向上循环地交替，以便在每种情况下从多个横向偏移的观看区域中的一个观看区域，每一立体半图像在屏幕的前方的观看距离处是可见的。
[0003]这种类型的屏幕在现有技术中被称为所谓的多视图显示器，且例如在文献DE 102010 035 626 Al中得到描述，作为其所提出的本发明的出发点。通过正确使用这些屏幕，在每种情况下，对应于所提到的复数的多个立体半图像的之一在所提到的像素子集上再现，在每种情况下，所述立体半图像中在具有直接相邻的带在子集上再现的两个立体半图像成对地互相补充成立体图像。以这种方式，在每种情况中，不但屏幕前方的单独的观看者可以感知同一场景的三维显示图像，而且在屏幕前方彼此相邻的多个观看者也可以感知同一场景的三维显示图像。而且，观看者可以在屏幕前方沿横向方向移动，而不会失去三维效果。实际上，他将从根据他的运动而变化的视角中看到同样的场景。
[0004]然而，常规的多视图显示器的缺点在于以下事实:一个观看者或者多个观看者中的每一个观看者只有在他的眼睛距屏幕保持标称观看距离情况下才可以观看到足量的3D图像，其中该标称观看距离由屏幕的几何特征设定。否则，具体地在屏幕的不同区域中，观看者的每只眼睛看到不同半图像的相互作用且不同半图像的某种程度上的重叠。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是研发一种自动立体屏幕，从在尽可能大的限度内可自由选择的不同距离处，在每种情况下观看者可以在所述自动立体屏幕上观看到再现场景的三维动作图像，其中如现有技术所描述的，多个观看者可以同时观看屏幕且每一个观看者看到该场景的三维动作图像，且对于横向移动的观看者，他不会失去三维效果。本发明的另一目的是提出一种满足这些需求的相应方法，该方法用于在自动立体屏幕上再现3D图像。
[0006]根据本发明，该目的是通过具有独立权利要求的特征结合该独立权利要求的前序部分的特征的自动立体屏幕，以及通过具有从属权利要求的特征的方法来实现。从从属权利要求的特征中推断出有利的设计。
[0007]因此，本发明首先设想光栅格的周期长度，所述周期长度由光栅格的相邻的条状结构的横向偏移来限定，所述周期长度通过光学元件的启动而可变，为此，除了像素矩阵，该光学元件可也被控制单元启动。例如从文献US 2011/0157497 Al获知可以形成具有这些特征的光栅格的光学元件本身。
[0008]然后，针对观看距离的改变，根据本发明的控制单元配置成执行以下步骤:
[0009]-增大或者减小光栅格的周期长度，以及
[0010]-再限定所述子集，使得形成所述子集的像素的带的宽度或者平均宽度至少改变一个条的宽度，
[0011]其中，特别地，对子集的再限定(由此将图像信息在像素矩阵上再分布)由此受到这样的影响，使得相邻观看区域的横向偏移的相对变化小于观看距离的相对变化。因此，当然控制单元不需要配置成使得对于观看距离的每一变化通过该控制单元执行这两个步骤中的每一个。而这意味着，在观看距离的尽可能多的变化中，至少有一个预定变化以执行上述步骤用于适配。
[0012]因此，本发明利用这样的事实，由于充当网格的光学元件的特殊特征，通常固定标称观看距离的屏幕的光学特征不再不可改变，并且因此可以被改变使得具有相应地启动的光学元件的屏幕通过对像素矩阵的像素同时最佳的利用而适于从不同的观看距离处观察。
[0013]由此，通过屏幕的恒定几何形状，通过将图像信息在像素矩阵上的简单再分布，例如通过增加像素的相邻带的横向偏移以减少观看距离(光栅格未变化)，相较于适应变化的观看距离，实现了决定性的优势。首先，通过将多个条合适分组在一起形成上述子集的像素的带在每种情况下可以被选择为这样宽，使得观看区域(通过该观看区域不同立体半图像在分别选出的观看距离处是可见的)对于相应的相邻观看区域总是具有宽度和横向偏移，这足够准确地相应于眼睛对的两个瞳孔之间的距离。为此，本发明设想对于观看距离的某种变化，带的宽度或带的平均宽度通过增加或者减少每一带中的条的数目至少改变一条上述条的宽度。通过光栅格的周期长度需要增大或减小的事实，则可能成功地进行像素矩阵的像素中能够至少大约全部地被分配在具有所限定宽度带的子集上(至少很大程度上，没有保持未被使用的剩余部分)，因此能够用于使得半图像再现，不管形成子集的像素的带的宽度变化。通过此方式，在每种情况下，通过像素矩阵的给定的像素尺寸和像素数目、给定的观看距离、以及给定数目的再现半图像或者观看区域，产生最好可能的图像清晰度和图像亮度。
[0014]通常地，对于观看距离的变化，所述控制单元还配置成额外地增大或者减小子集的数目和相应地多个再现的立体半图像的数目，因此根据需要，由观看区域跨越且从其再现的屏幕三维可见的区域的宽度，和/或图像清晰度或图像分辨率可以被选择地足够高。
[0015]通过本发明，还可以提出一种将多于两个不同图像在自动立体屏幕上同时再现的相应有利的方法，所述自动立体屏幕包括具有多个像素的像素矩阵和布置在所述像素矩阵前方或者后方的光学元件，其中所述像素矩阵的像素布置成使得所述像素矩阵的像素形成具有竖直线(course)的多条平行的像素或者相对于竖直线而倾斜的像素条，其中所述光学元件形成具有一组条状结构的光栅格，所述一组条状结构平行于所述条且彼此等距地相邻而延伸，在每种情况下所述光栅格为由所述像素发出或发射的光设定传播方向，其中所述光栅格的由相邻的条状结构的横向偏移所限定的周期长度通过所述光学元件的启动是能够变化的。通过该方法，像素矩阵根据多个立体半图像的图像信息而被启动，使得在每种情况下这些半图像中的每一个呈现在像素的相应的多个子集中的一个子集中，其中这些子集的每一个由像素的一组带形成，所述一组带在每种情况下由一个条或者多个条形成，其中不同子集的所述带在水平方向上周期交替，使得每种情况下从多个横向偏移的观看区域的一个处每一立体半图像在屏幕前方的观看距离处是可见的。所提出的方法中的所述观看距离通过增大或者减小所述光栅格的周期长度且对上述子集的再限定来改变，使得形成所述子集的像素带的宽度或者平均宽度至少改变一个上述条的宽度，因此，使得相邻的观看区域的横向偏移的相对变化小于所述观看区域的相对变化。此外，当需要改变观看距离时，上述子集的数目和相应地多个再现的立体半图像的数目可能增加或者减少。特别地，该方法可以通过在此描述类型的自动立体屏幕来执行。
[0016]有用的是，在当通过增大或者减小观看距离而超过某一阈值或者达不到某一阈值时的任何情况下，如果对于观看距离的减小，所述控制单元配置成增大形成子集的带宽度，且对于观看距离的增大所述控制单元配置成减小形成子集的带宽度，则各个观看区域的宽度和观看区域的横向偏移尽可能准确地对应于具有所有可能的观看距离的平均瞳孔距离。如果所述光学元件布置在像素矩阵的前方，就是这样。如果所述光学元件布置在所述像素矩阵的后方，则是相反情况。相应地，在通常的设计中所提出的方法设想观看距离被减小，因此形成子集的带的宽度增大，或者观看距离被增大，因此形成子集的带的宽度减小。可替代地，如果所述光学元件布置在所述像素矩阵的后方且未布置在所述像素矩阵的前方，那么观看距离可能通过减小形成所述子集的带的宽度而减小，或观看距离可能通过增大形成所述子集的带的宽度而增大。
[0017]所提出的屏幕对于像素矩阵的所有像素的最好的可能利用的特别有利的一个实施方式设想，所述控制单元被配置成在每种情况中限定所述子集，因此在每种情况下所有所述带或者多数所述带通过所述像素的整数数目的上述条形成，所述数目对于这些带是相同的，其中所述控制单元还被配置成对于观看距离的上述变化增大或者减小整数数目，因此通过一系数来改变光